阅读说明：本技术 一种复合含水层用中低温地热井利用系统 (Compound aquifer is with well low temperature geothermal well utilization system ) 是由 刘铮 戴志清 邬小波 刘少勇 程鹏 梁晗 胡青松 陈北领 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：一种复合含水层用中低温地热井利用系统,包括复合含水层、上隔水层、潜水泵、开采井、地热水管路、板式换热器、地面工艺部、回灌井,所述复合含水层上侧连接上隔水层,所述开采井与回灌井穿过上隔水层插入复合含水层,所述开采井与回灌井相对设置,所述地热水管路中部设置板式换热器、地面工艺部,所述板式换热器设置在靠近开采井侧,所述地热水管路左端设置潜水泵,所述潜水泵插入开采井内,所述地热水管路右端插入回灌井内；所述复合含水层包括下含水层、下隔水层、上含水层,所述上含水层、下隔水层、下含水层在上隔水层下侧依次排列。(A middle-low temperature geothermal well utilization system for a composite aquifer comprises the composite aquifer, an upper water barrier, a submersible pump, a production well, a geothermal water pipeline, a plate heat exchanger, a ground process part and a recharge well, wherein the upper side of the composite aquifer is connected with the upper water barrier, the production well and the recharge well penetrate through the upper water barrier and are inserted into the composite aquifer, the production well and the recharge well are arranged oppositely, the plate heat exchanger and the ground process part are arranged in the middle of the geothermal water pipeline, the plate heat exchanger is arranged on the side close to the production well, the submersible pump is arranged at the left end of the geothermal water pipeline, the submersible pump is inserted into the production well, and the right end of the geothermal water pipeline is inserted into the recharge well; the composite aquifer comprises a lower aquifer, a lower water-resisting layer and an upper aquifer, wherein the upper aquifer, the lower water-resisting layer and the lower aquifer are sequentially arranged on the lower side of the upper water-resisting layer.)

一种复合含水层用中低温地热井利用系统

技术领域

本发明涉及地热能领域，尤其涉及一种复合含水层用中低温地热井利用系统。

背景技术

地热能是蕴藏在地球内部的天然热能，具有清洁、高效、稳定、安全等优势，在节能减排、治理雾霾、调整能源结构等方面发挥着独特作用，尤其在建筑供能领域，地热能将成为未来主要的发展方向。

目前中深层水热型地热系统、水源热泵系统等均存在不同程度的回灌效率低下问题。由于地热回灌是实现地热资源可持续开发的有力措施，在世界各国已获得广泛应用，它对于地热资源的保护、减少资源浪费、延长生产井寿命以及减少环境污染等方面均具有重要意义。因此必须设法提高地热水资源的回灌效率。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种提高地热水资源的回灌效率的一种复合含水层用中低温地热井利用系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种复合含水层用中低温地热井利用系统，包括复合含水层、上隔水层、潜水泵、开采井、地热水管路、板式换热器、地面工艺部、回灌井，所述复合含水层上侧连接上隔水层，所述开采井与回灌井穿过上隔水层插入复合含水层，所述开采井与回灌井相对设置，所述地热水管路中部设置板式换热器、地面工艺部，所述板式换热器设置在靠近开采井侧，所述地热水管路左端设置潜水泵，所述潜水泵插入开采井内，所述地热水管路右端插入回灌井内。

所述复合含水层包括下含水层、下隔水层、上含水层，所述上含水层、下隔水层、下含水层在上隔水层下侧依次排列。

所述地热水管路为玻璃钢材质，所述板式换热器材质为钛板，所述地面工艺部根据实际情况选择组合，可包含旋流除砂器、粗效过滤器、精密过滤器、排气罐等。

有益效果：

本发明开采井利用复合含水层的下部水层，成井工艺可选用一开大口径填砾工艺、二开过滤器成井工艺、二开射孔成井工艺等。本发明潜水泵为经过精确水力计算后选型。本发明地热水管路为玻璃钢材质，可根据实际情况选择合适压力等级。本发明板式换热器材质为钛板。本发明地面工艺部根据实际情况选择组合，可包含旋流除砂器、粗效过滤器、精密过滤器、排气罐等。本发明回灌井利用复合含水层的全部水层，成井工艺可选用一开大口径填砾工艺、二开过滤器成井工艺、二开射孔成井工艺等。

本发明开采井、回灌井利用复合含水层的不同部位水层，由于都属于同一含水层，水质相同，不污染水层，属于水文学意义上同层回灌。

本发明开采井、回灌井成井工艺可选用一开大口径填砾工艺、二开过滤器成井工艺、二开射孔成井工艺等成熟工艺，可选择性强。

本发明开采井仅利用复合含水层的下部水层，虽水量减少但水温升高，不影响使用效果；回灌井利用复合含水层的全部水层，增大了含水层段长度，提高了储层利用面积，显著增大回灌量，确保一采一灌开发利用模式。尤其在地温梯度高的复合含水层区域，设计得当可实现三采两灌、四采三灌的开发利用模式。

本发明管路、阀门等材质均采用玻璃钢材质，具有强度高、抗冲击性强、耐温性好、抗老化能力强且可根据不同腐蚀环境类型选择树脂类型，耐腐蚀性可设计性强。

本发明地面工艺部根据实际情况对旋流除砂器、粗效过滤器、精密过滤器、排气罐进行选择组合，有效解决堵塞问题。

以某地热井为例，原开采井利用全部复合含水层，水量100m³/h，可利用温度5℃，则其可提供581.5kw热量，当开采井改为利用复合含水层下部水层时，水量降低为70m³/h，但水温上升，可利用温度达7℃，则其可提供569.87kw热量，不影响使用效果。

回灌时开采井利用复合含水层的下含水层-部分，回灌井利用复合含水层的下含水层-和上含水层-部分，地热水由开采井内潜水泵提出，经地热水管路进入板式换热器完成换热，然后进入地面工艺部进行处理后进入回灌井内，完成回灌。

上述参照实施例对一种复合含水层用中低温地热井利用系统进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

附图说明

图1为本发明所述的一种复合含水层用中低温地热井利用系统结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

一种复合含水层用中低温地热井利用系统，包括复合含水层、上隔水层2、潜水泵3、开采井4、地热水管路5、板式换热器6、地面工艺部7、回灌井8，所述复合含水层上侧连接上隔水层2，所述开采井4与回灌井8穿过上隔水层2插入复合含水层，所述开采井4与回灌井8相对设置，所述地热水管路5中部设置板式换热器6、地面工艺部7，所述板式换热器6设置在靠近开采井4侧，所述地热水管路5左端设置潜水泵3，所述潜水泵3插入开采井4内，所述地热水管路5右端插入回灌井8内。

所述复合含水层包括下含水层1-1、下隔水层1-2、上含水层1-3，所述上含水层1-3、下隔水层1-2、下含水层1-1在上隔水层2下侧依次排列。

所述地热水管路5为玻璃钢材质，所述板式换热器6材质为钛板，所述地面工艺部7根据实际情况选择组合，可包含旋流除砂器、粗效过滤器、精密过滤器、排气罐等。

本发明开采井4利用复合含水层的下部水层，成井工艺可选用一开大口径填砾工艺、二开过滤器成井工艺、二开射孔成井工艺等。本发明潜水泵3为经过精确水力计算后选型。本发明地热水管路5为玻璃钢材质，可根据实际情况选择合适压力等级。本发明板式换热器6材质为钛板。本发明地面工艺部7根据实际情况选择组合，可包含旋流除砂器、粗效过滤器、精密过滤器、排气罐等。本发明回灌井8利用复合含水层的全部水层，成井工艺可选用一开大口径填砾工艺、二开过滤器成井工艺、二开射孔成井工艺等。

本发明开采井4、回灌井8利用复合含水层的不同部位水层，由于都属于同一含水层，水质相同，不污染水层，属于水文学意义上同层回灌。

本发明开采井4、回灌井8成井工艺可选用一开大口径填砾工艺、二开过滤器成井工艺、二开射孔成井工艺等成熟工艺，可选择性强。

本发明开采井4仅利用复合含水层的下部水层，虽水量减少但水温升高，不影响使用效果；回灌井8利用复合含水层的全部水层，增大了含水层段长度，提高了储层利用面积，显著增大回灌量，确保一采一灌开发利用模式。尤其在地温梯度高的复合含水层区域，设计得当可实现三采两灌、四采三灌的开发利用模式。

本发明管路、阀门等材质均采用玻璃钢材质，具有强度高、抗冲击性强、耐温性好、抗老化能力强且可根据不同腐蚀环境类型选择树脂类型，耐腐蚀性可设计性强。

本发明地面工艺部7根据实际情况对旋流除砂器、粗效过滤器、精密过滤器、排气罐进行选择组合，有效解决堵塞问题。

以某地热井为例，原开采井利用全部复合含水层，水量100m³/h，可利用温度5℃，则其可提供581.5kw热量，当开采井改为利用复合含水层下部水层时，水量降低为70m³/h，但水温上升，可利用温度达7℃，则其可提供569.87kw热量，不影响使用效果。

回灌时开采井4利用复合含水层的下含水层1-1部分，回灌井8利用复合含水层的下含水层1-1和上含水层1-3部分，地热水由开采井4内潜水泵3提出，经地热水管路5进入板式换热器6完成换热，然后进入地面工艺部7进行处理后进入回灌井8内，完成回灌。

上述参照实施例对一种复合含水层用中低温地热井利用系统进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

一种复合含水层用中低温地热井利用系统操作方法，包括以下步骤:

1. 回灌时开采井4利用复合含水层的下含水层1-1部分，回灌井8利用复合含水层的下含水层1-1和上含水层1-3部分；

2. 地热水由开采井4内潜水泵3提出，经地热水管路5进入板式换热器6完成换热；

3. 完成换热的水进入地面工艺部7进行处理后进入回灌井8内，完成回灌。